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专利号: 2021101221478
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于博弈论的移动边缘计算任务卸载及资源分配方法,其特征在于:包括以下步骤:

S1:建模博弈模型局中人:移动边缘计算MEC服务器及用户设备UE;建模博弈局中人为MEC服务器及UE,MECn表示第n个MEC服务器,1≤n≤N,N为MEC服务器的数量, 表示MECn的计算能力;UEm表示第m个用户设备,1≤m≤M,M为UE的总数;UEm任务执行请求由三元组描述,其中,Im、Sm及 分别表示UEm拟执行任务需输入数据量、待处理数据量及任务完成截止时间;

S2:建模MEC服务器及UE策略;局中人所选择策略为:UEm的任务在本地设备执行或卸载至MEC服务器MECn执行,xm,n={0,1}表示UEm的任务卸载至边缘服务器MECn的调度决策标识,xm,n=1表示UEm的任务卸载至边缘服务器MECn进行执行,否则,xm,n=0;

S3:建模MEC服务器效用函数;建模博弈模型局中人MEC服务器效用函数 其中, 表示MECn的效用函数,建模为 表示MECn执行UEm的任务对应的效用函数,建模为 和 分别表示MECn执行UEm任务的收益和成本;

和 分别表示MECn的收益函数和成本函数的权重因子; 建模为 qn表示MECn向UE提供计算卸载服务的单价;λm,n∈[0,1]表示MECn分配给UEm的计算资源的比例; 建模为 Bn表示系统为MECn分配的传输带宽,μm,n∈[0,1]表示MECn为UEm进行任务传输分配的带宽比例; 和 分别表示MECn提供的带宽和计算资源的权重因子, 中,上标s、b、f仅为标识,非具体参数,s表示服务器,b、f分别表示带宽及计算能力;

S4:建模UE效用函数;建模博弈模型局中人UE效用函数 表示UEm的效用函数,建模为 表示UEm任务卸载至MECn执行对应的效用函数,建模为和 分别表示UEm任务卸载至MECn时的收益与成本,上标u表示用户UE; 和 表示UEm任务卸载至MECn时的收益与成本权重因子,上标r、c分别对应收益及成本的权值标识; 建模为 和Em,n分别表示UEm任务完全本地执行的能耗和卸载至MECn执行时的能耗,上标u表示用户UE; 建模为 δm表示与UEm性能有关的能耗系数,fm表示UEm的计算能力;Em,n建模为Em,n=Pm,nDm,n,Pm,n表示UEm的任务传输至MECn时对应的发送功率, 表示UEm的任务传输至MECn的传输时延,表示UEm的任务卸载至MECn对应的传输速率,其中,hm,n表示UEm2

与MECn之间链路的信道增益,σ表示信道噪声功率; 建模为 其中,C0表示UEm采用卸载计算服务的初始成本;γ表示权重因子;

S5:建模博弈模型约束条件;建模如下约束条件:(1)任务卸载变量约束条件:xm,n∈{0,1},(2)资源单价变量约束条件:qn≥0;

(3)计算资源分配变量约束条件:λm,n∈[0,1],(4)带宽资源分配变量约束条件:μm,n∈[0,1],(5)变量之间应满足: 其中,⊙表示同或逻辑关系;

(6)最小速率约束条件:xm,n=0,if 其中, 是UEm可容忍的最小速率;

S6:建模MEC服务器及UE效用函数优化模型;包括建模MEC服务器及UE效用函数优化模型,即

S7:基于双边匹配算法对博弈模型进行求解;包括:S71:双边匹配算法中匹配双方分别为MEC={MEC1,...,MECn,...,MECN}及UE={UE1,...,UEm,...,UEM};

S72:设初始值 将所有MEC服务器及UE均标记为未匹配,令i=1;

S73:基于 各MEC服务器计算效用函数,对效用函数进行降序排列,建立偏好列表;MEC服务器MECn计算其执行各UE任务对应的效用函数 对 进行降序排列,建立服务器偏好列表;

S74:基于 各UE计算其任务卸载效用函数,对效用函数进行降序排列,建立偏好列表;UEn计算其卸载任务至MEC服务器MECn对应的效用函数 对 进行降序排列,建立UE本地偏好列表;

S75:各未匹配UE查询本地偏好列表,确定位于其偏好列表第i位的MEC服务器,称为第i偏好服务器,向第i偏好MEC服务器发送任务卸载匹配请求;

S76:各MEC服务查询本地偏好列表,确定位于其偏好列表首位的UE,称为第一偏好UE;

S77:MEC服务器接收来自各UE的任务卸载请求,若接收到来自第一偏好UE的请求,则同意其请求,将该UE偏好标记为已匹配;

S78:验证是否所有UE都完成匹配;若是,转至步骤S710;否则,令i=i+1,转至步骤S75;

S79:根据任务卸载策略,优化确定λm,n,μm,n,qn,重复步骤S73~S79;

S710:确定任务卸载、资源分配及定价策略最优解,即:S8:执行用户任务卸载及资源分配策略,基于上述算法求解MEC服务器效用函数及UE效用函数,得对应策略,即 其中, 为UEm任务执行的最优卸载决策; 为UEm任务卸载至MECn执行时,MECn为其分配的计算资源最优比例, 为UEm任务卸载至MECn执行时,MECn为其分配的带宽资源最优比例, 表示MECn最优定价策略。